(四)煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出及預(yù)防

　　煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出是指在地應(yīng)力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤(巖)和瓦斯(二氧化碳)由煤體或巖體內(nèi)突然向采掘空間拋出的異常動(dòng)力現(xiàn)象。煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出具有突發(fā)性、極大破壞性和瞬間攜帶大量瓦斯(二氧化碳)和煤(巖)沖出等特點(diǎn)，能摧毀井巷設(shè)施、破壞通風(fēng)系統(tǒng)、造成人員窒息，甚至引起瓦斯爆炸和火災(zāi)事故，是煤礦最嚴(yán)重的災(zāi)害之一。

　　煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出的機(jī)理有許多種假設(shè)，但基本公認(rèn)的是綜合假說(shuō)，即：煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出是由地應(yīng)力、瓦斯和煤的物理力學(xué)性質(zhì)三者綜合作用的結(jié)果。

　　1.煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出的一般規(guī)律

　　(1)突出危險(xiǎn)性隨采掘深度的增加而增加;

　　(2)突出危險(xiǎn)性隨煤層厚度的增加而增加，尤其是軟分層厚度;

　　(3)石門(mén)揭煤工作面平均突出強(qiáng)度最大，煤巷掘進(jìn)工作面突出次數(shù)最多，爆破作業(yè)最易引發(fā)突出、采煤工作面突出防治技術(shù)難度最大;

　　(4)突出多數(shù)發(fā)生在構(gòu)造帶、煤層遭受?chē)?yán)重破壞的地帶、煤層產(chǎn)狀發(fā)生顯著變化的地帶、煤層硬度系數(shù)小于0.5的軟煤層中;

　　(5)突出發(fā)生前通常有地層微破壞、瓦斯涌出變化、煤層層理紊亂、鉆孔卡鉆夾鉆、煤壁溫度降低、散發(fā)煤油氣味、煤層產(chǎn)狀發(fā)生變化等預(yù)兆;

　　(6)突出按動(dòng)力源作用特征可分為3種類(lèi)型：突出、壓出和傾出;按突出物分類(lèi)可分為4種類(lèi)型：煤與瓦斯突出、煤與二氧化碳突出、巖石與瓦斯突出、巖石與二氧化碳突出。

　　2.煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出預(yù)測(cè)

　　我國(guó)煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出預(yù)測(cè)分為區(qū)域性預(yù)測(cè)和工作面預(yù)測(cè)兩類(lèi)。

　　(1)區(qū)域性預(yù)測(cè)。區(qū)域性預(yù)測(cè)的任務(wù)是確定井田、煤層和煤層區(qū)域的危險(xiǎn)性，在地質(zhì)勘探、新井建設(shè)和新水平開(kāi)拓時(shí)進(jìn)行。區(qū)域性預(yù)測(cè)主要有如下幾種方法：

　　①單項(xiàng)指標(biāo)法。采用煤的破壞類(lèi)型、瓦斯放散初速度、煤的堅(jiān)固性系數(shù)和煤層瓦斯壓力作為預(yù)測(cè)指標(biāo)，各種指標(biāo)的突出危險(xiǎn)臨界值應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)資料確定。

　　②按照煤的變質(zhì)程度。煤層的突出危險(xiǎn)程度與其揮發(fā)分之間是密切相關(guān)的：在煙煤的揮發(fā)分大于35%和無(wú)煙煤的比電阻的對(duì)數(shù)值小于3.3時(shí)，沒(méi)有突出危險(xiǎn);而揮發(fā)分在18%～22%時(shí)突出危險(xiǎn)最高。

　　③地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法。根據(jù)已開(kāi)采區(qū)域突出點(diǎn)分布與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系，然后結(jié)合未采區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造條件來(lái)大致預(yù)測(cè)發(fā)生突出可能發(fā)生的范圍。

　　(2)日常預(yù)測(cè)。日常預(yù)測(cè)也稱(chēng)工作面預(yù)測(cè)，其任務(wù)是確定工作面附近煤體的突出危險(xiǎn)性，即該工作面繼續(xù)向前推進(jìn)時(shí)有無(wú)突出危險(xiǎn)。

　　1)石門(mén)揭煤突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)。石門(mén)揭煤突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)的方法主要有：

　　①綜合指標(biāo)法。在石門(mén)向煤層至少打2個(gè)測(cè)壓孔，測(cè)定煤層瓦斯壓力，并在打鉆過(guò)程中采樣，測(cè)定煤的堅(jiān)固性系數(shù)和瓦斯放散初速度，按綜合指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

　　②鉆屑指標(biāo)法。在距煤層最小垂距3～5m時(shí)至少向煤層打2個(gè)預(yù)測(cè)鉆孔，用1—3mm的篩子沖洗液中的鉆屑，測(cè)定其瓦斯解吸指標(biāo)。鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)的臨界值應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定。

　　③鉆孔瓦斯涌出初速度結(jié)合瓦斯涌出衰減系數(shù)。當(dāng)石門(mén)距煤層3m以外時(shí)，至少打2個(gè)穿透煤層全厚的預(yù)測(cè)鉆孔，打鉆結(jié)束后馬上用充氣式膠囊封孔器封孔，充氣壓力0.5MPa。打鉆結(jié)束到開(kāi)始測(cè)量的時(shí)間不應(yīng)超過(guò)5min。封孔后先測(cè)第1min的瓦斯涌出初速度，第2min測(cè)定解吸瓦斯壓力，如果瓦斯涌出初速度超過(guò)預(yù)定的工作指標(biāo)，還須測(cè)定第5min的鉆孔涌出速度，以便算出瓦斯涌出衰減系數(shù)。

　　2)煤巷突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)。煤巷突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)的方法主要有：

　　①鉆孔瓦斯涌出初速度法。在距巷道兩幫0.5m處，各打一個(gè)平行于巷道掘進(jìn)方向的鉆孔，用充氣式膠囊封孔器封孔，測(cè)定鉆孔瓦斯涌出初速度，從打鉆結(jié)束到開(kāi)始測(cè)量的時(shí)間不應(yīng)超過(guò)2min。

　　②鉆屑指標(biāo)法。在工作面打2個(gè)或3個(gè)鉆孔。鉆孔每打1m測(cè)定一次鉆屑量，每打2m測(cè)一次鉆屑解吸指標(biāo)。根據(jù)每個(gè)鉆孔沿孔深每米的最大鉆屑量和鉆屑解吸指標(biāo)預(yù)測(cè)工作面突出危險(xiǎn)性。

　　3.防治煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出的措施

　　(1)防治突出的技術(shù)措施。防治突出的技術(shù)措施主要分為區(qū)域性措施和局部性措施兩大類(lèi)。區(qū)域性措施是針對(duì)大面積范圍消除突出危險(xiǎn)性的措施，局部性措施主要在采掘工作面執(zhí)行，針對(duì)采掘工作面前方煤巖體一定范圍消除突出危險(xiǎn)性的措施。目前區(qū)域性措施主要有3種，即預(yù)留開(kāi)采保護(hù)層、大面積瓦斯預(yù)抽放、控制預(yù)裂爆破;局部性措施有許多種，如卸壓排放鉆孔、深孔或淺孔松動(dòng)爆破、卸壓槽、固化劑、水力沖孔等。

　　(2)“四位一體”綜合防治突出措施。所謂“四位一體”綜合防治突出措施，就是說(shuō)首先應(yīng)對(duì)開(kāi)采煤層及其對(duì)開(kāi)采煤層構(gòu)成影響的鄰近煤層進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)。對(duì)確認(rèn)的突出危險(xiǎn)區(qū)域，應(yīng)采取區(qū)域性防治突出技術(shù)措施，對(duì)確認(rèn)的突出危險(xiǎn)工作面，必須采取防治突出技術(shù)措施。在采取防治突出技術(shù)措施后，必須對(duì)防治突出技術(shù)措施和消除突出危險(xiǎn)性的效果進(jìn)行檢驗(yàn)，如果檢驗(yàn)有效，在采取安全防護(hù)措施的前提下進(jìn)行采掘作業(yè);如果檢驗(yàn)無(wú)效，必須補(bǔ)充防治突出技術(shù)措施，直至再次檢驗(yàn)為有效時(shí)方可在采取安全防護(hù)措施前提下進(jìn)行采掘作業(yè)。否則，必須繼續(xù)補(bǔ)充技術(shù)措施。

　　(3)安全防護(hù)措施。安全防護(hù)措施是控制突出危害程度的措施，也就是說(shuō)即使發(fā)生突出，也要使突出強(qiáng)度降低，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行保護(hù)不致危及人身安全。如震動(dòng)性放炮、遠(yuǎn)距離放炮、反向防突風(fēng)門(mén)、壓風(fēng)自救器、個(gè)體自救器等。

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